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Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Steuerventil zur Steuerung eines einen Kolben mit einseitiger Kolbenstange aufweisenden doppelt wirkenden Arbeitszylinders, wobei das in Kolbenschieberbauweise ausgebildete Steuerventil wenigstens vier externe Anschlüsse mit zugeordneten, im Ventilgehäuse ausgebildeten Ringkanälen, nämlich einen Pumpenanschluss (P), einen Anschluss (Al) für eine Zu- und Abfuhrleitung zum großen Hubraum des Arbeitszylinders, einen Anschluss (B) für eine Zu- und Abfuhrleitung zum kleinen Hubraum des Arbeitszylinders und einen mit dem Tank verbundenen Tankanschluss (T1) aufweist und wobei der Steuerkolben des Steuerventils Kolbenbunde mit daran angeordneten Steuerkanten aufweist, über die die Anschlüsse (P, A1, B, T1) in den beiden Stellungen des Steuerkolbens derart miteinander verbindbar sind, dass beim Arbeitshub des Arbeitszylinders eine Rückspeisung des beim Ausfahren der Kolbenstange aus dem kleinen Hubraum verdrängten Fluides in den großen Hubraum des Arbeitszylinders erfolgt und zur hubunabängigen Umschaltung des Arbeitszylinders von dem Arbeitshub auf Langsamfahrt mit anschließendem Haltezustand zur Druckentlastung des kleinen Hubraumes des Arbeitszylinders eine Verbindung des kleinen Hubraumes mit dem Tank schaltbar ist.
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Ein Steuerventil mit den vorgenannten Merkmalen ist in der
DE 10 2008 059 436 B3 beschrieben. Die daraus bekannte Ausbildung des Steuerventils soll ein Verfahren des Kolbens des Arbeitszylinders mit Differentialwirkung, das heißt mit einer schnellen Kolbenbewegung, ermöglichen, indem eine Rückspeisung des beim Arbeitshub des Differentialzylinders, d. h. beim Ausfahren der Kolbenstange, aus dem kleinen Hubraum des Arbeitszylinders verdrängten Fluids in die vom Steuerventil zum großen Hubraum des Arbeitszylinders führende Leitung vorgesehen ist, so daß die Pumpe sowohl beim Arbeitshub des Arbeitszylinders als auch bei dessen Rückhub mit einem Einfahren der Kolbenstange jeweils nur die gleiche Fördermenge liefern muss. Zur Ausführung dieser Rückspeisung ist bei dem bekannten Steuerventil im Ventilgehäuse ein fünfter interner Ringkanal ausgebildet, der über eine im Ventilgehäuse ausgebildete interne Brücke mit dem zum Anschluss A gehörigen Ringraum verbunden ist. In der beim Rückhub des Arbeitszylinders wirksamen Stellung des Steuerkolbens ist der mit dem kleinen Hubraum des Arbeitszylinders verbundene Anschluss B des Ventilgehäuses über den fünften Ringkanal und die daran angeschlossene interne Brücke mit dem zum Anschluss A gehörigen Ringkanal verbunden, sodass das aus dem kleinen Hubraum verdrängte Fluid zum Anschluss A und von dort zum großen Hubraum des Arbeitszylinders geführt ist.
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Darüber hinaus ist bei dem aus der
DE 10 2008 059 436 B3 bekannten Steuerventil bereits die Steuerfunktion verwirklicht, daß zumindest am Ende des Arbeitshubes bei nahezu ausgefahrener Kolbenstange die volle von der Pumpe zur Verfügung gestellte Kraft nicht mehr zum Bewegen des Kolbens, sondern als Haltekraft eingesetzt wird. Hierzu ist bei dem aus der
DE 10 2008 059 436 B3 bekannten Steuerventil vorgesehen, dass die vom fünften internen Ringkanal wegführende gehäuseinterne Brücke sowohl an den zum Anschluss A gehörigen Ringraum als auch an den zum Tankanschluss gehörigen Ringraum angeschlossen ist, wobei in eine hierzu zwischen der gehäuseinternen Brücke und dem zum Anschluss A gehörigen Ringraum ausgestaltete Verbindungsbohrung ein ventilinternes Rückschlagventil mit einer zum Anschluss A gerichteten Durchlassrichtung und in dem stromabwärts der von der gehäuseinternen Brücke abgehenden Verbindungsbohrung zu dem zum Tankanschluss gehörigen Ringraum führenden Abschnitt der gehäuseinternen Brücke ein extern ansteuerbares Sperrventil zum Öffnen und Schließen der Verbindung vom internen Ringkanal zum Tankanschluss T angeordnet ist. Soll nun von der schnellen Kolbenfahrt mit Rückspeisung auf die volle Haltekraft umgeschaltet werden, so wird über die Umschaltung des ventilinternen Sperrventils von dessen Sperrstellung in dessen Offenstellung die Verbindung zwischen dem Anschluss B und dem Anschluss T geöffnet. Damit wird die weitere Rückspeisung des aus dem kleinen Hubraum des Arbeitszylinders verdrängten Fluids unterbunden, und der kleine Hubraum wird unmittelbar zum Tank entlastet, sodass dem an der großen Fläche des Kolbens des Arbeitszylinders im großen Hubraum wirkenden Druck kein Druck in dem kleinen Hubraum des Arbeitszylinders mehr entgegensteht und demnach die Haltekraft gegenüber dem Zustand beim Ausfahren der Kolbenstange jedenfalls bei symmetrischer Ausbildung des Arbeitszylinders auf das Doppelte erhöht ist.
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Bei einem derartigen Steuerventil ergibt sich das Problem, daß das beim Arbeitshub des Arbeitszylinders aus dessen kleinem Hubraum verdrängte Fluid während des gesamten Arbeitshubes jeweils über die gleiche Steuerkante des Steuerkolbens von B nach A1 bzw. T1 geführt ist. Während bei der schnellen Kolbenbewegung des Steuerkolbens ein entsprechend großer Volumenstrom aus dem kleinen Hubraum verdrängt und über den Anschluss B und die zugehörige Steuerkante von B nach A1 in den großen Hubraum zurückgespeist wird, ist dieser Volumenstrom während der Haltephase bzw. während des Übergangs dazu deutlich geringer, so daß für diese Arbeitsphase des Arbeitszylinders die bei dem bekannten Steuerventil vorgesehene Steuerkante von B nach A1 zu groß ausgelegt ist.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein für unterschiedliche Phasen beim Arbeitshub, nämlich bei schneller Vorwärtsfahrt des Kolbens und bei der anschließenden Haltephase, ausgelegtes Steuerventil gemäß den gattungsgemäßen Merkmalen so einzurichten, daß die hydraulische Einspannung des Arbeitszylinders durch das Steuerventil an die jeweils fließenden Volumenströme angepasst ist.
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Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich einschließlich vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung aus dem Inhalt der Patentansprüche, welche dieser Beschreibung nachgestellt sind.
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Die Erfindung sieht in ihrem Grundgedanken vor, dass an dem wenigstens drei Kolbenbunde mit fünf daran ausgebildeten Steuerkanten aufweisenden Steuerventil zwei getrennte Leitungswege für das beim Arbeitshub des Kolbens aus dem kleinen Hubraum verdrängte Fluid eingerichtet sind, von denen ein erster, für die Rückspeisung ausgebildeter Leitungsweg die an den kleinen Hubraum angeschlossene Zu- und Abfuhrleitung über eine als Rückspeisungssteuerkante wirkende Ausnehmung mit dem großen Hubraum des Arbeitszylinders verbindet und der zweite zur Verbindung des kleinen Hubraums mit dem Tank ausgebildete Leitungsweg über eine an einem zugeordneten Kolbenbund des Steuerventils ausgebildete Druckentlastungssteuerkante führt, wobei die die Druckentlastungssteuerkante bildende Ausnehmung in dem zugeordneten Steuerkolben auf den bei Langsamfahrt aus dem kleinen Hubraum des Arbeitszylinders verdrängten Fluidstrom ausgelegt und kleiner bemessen ist als die die weiteren Steuerkanten bildenden Ausnehmungen der Kolbenbunde.
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Mit der Erfindung ist der Vorteil verbunden, daß der Arbeitsphase des Haltens des Kolbens mit voller Haltekraft nun eine passende, weil entsprechend dem geringeren Volumenstrom kleinere Steuerkante an dem Steuerkolben zugeordnet ist, wodurch eine exakte hydraulische Einspannung des Arbeitszylinders während aller Arbeitsphasen sichergestellt ist. Die Schaltung mit dem nur noch erforderlichen Sperrventil ist dabei auch einfacher zu realisieren, als der Einsatz des beim Stand der Technik vorgesehenen Wegeventils.
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Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die getrennten Leitungswege für das beim Arbeitshub des Kolbens aus dem kleinen Hubraum verdrängte Fluid durch eine entsprechende Verzweigung der Zu- und Abfuhrleitung vor den zugeordneten Steuerkanten des Steuerkolbens eingerichtet sind. Hierzu ist vorgesehen, dass sich die an den kleinen Hubraum angeschlossene Zu- und Abfuhrleitung in einer Verzweigung in zwei, die beiden Leitungswege ausbildenden Leitungsstränge verzweigt und dem den ersten Leitungsweg bildenden Leitungsstrang der Kolbenbund mit der Rückspeisungssteuerkante zugeordnet und dem den zweiten Leitungsweg bildenden Leitungsstrang der die Druckentlastungssteuerkante aufweisende Kolbenbund zugeordnet ist, wobei in der für den Arbeitshub des Zylinders geltenden Stellung des Steuerkolbens die Rückspeisungssteuerkante die Verbindung des ersten Leitungsstranges zum großen Hubraum des Arbeitszylinders herstellt und in den Leitungsstrang das Rückschlagventil mit einer zum großen Hubraum gerichteten Durchlassrichtung eingeschaltet ist und die Druckentlastungssteuerkante die Verbindung des zweiten Leitungsstranges mit dem Tank über eine ein darin eingeschaltetes extern ansteuerbares Sperrventil zur Umschaltung des Arbeitszylinders aufnehmende Abfuhrleitung herstellt.
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Um ventilintern die erforderlichen Anschlüsse für die beiden unterschiedlichen, bei dem Arbeitshub des Arbeitszylinders jeweils in Funktion bringbaren Leitungsstränge zu schaffen, ist nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen, dass jedem Leitungsstrang ein zusätzlicher im Ventilgehäuse ausgebildeter Ringkanal zugeordnet ist, von denen dem einen zusätzlichen Ringkanal der die Rückspeisungssteuerkante ausbildende Kolbenbund zur Sperrung bzw. Verbindung des in den Ringkanal mündenden, das Rückschlagventil aufweisenden Leitungsstranges zum großen Hubraum und dem anderen zusätzlichen Ringkanal der die Druckentlastungssteuerkante ausbildende Kolbenbund zur Sperrung bzw. Verbindung der von dem Ringkanal abgehenden, das Sperrventil aufweisenden Abfuhrleitung mit dem zum Anschluss B führenden Leitungsstrang zugeordnet ist.
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Die erfindungsgemäße Ausbildung lässt sich bei unterschiedlichen Ventilbauformen mit einer unterschiedlichen Anzahl von externen Anschlüssen verwirklichen; dies ist letztlich davon abhängig, ob die jeweils erforderlichen Verbindungen zwischen den Ringräumen der Standardanschlüsse T1, A1, P, B und/oder weiterer Gehäuseanschlüsse sowie den erfindungsgemäßen zusätzlich ausgebildeten Ringräumen innerhalb oder außerhalb des Ventilgehäuses angeordnet sind. Wesentlich ist, dass der jeweils eingesetzte Steuerkolben wenigstens fünf Steuerkanten aufweist, von denen zwei unterschiedlich große Steuerkanten als Rückspeisungssteuerkante und als Druckentlastungssteuerkante der vom kleinen Hubraum des Arbeitszylinders herkommenden Zu- und Abfuhrleitung zugeordnet sind.
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Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Verzweigung der mit dem kleinen Hubraum verbundenen Zu- und Abfuhrleitung, die beiden Leitungsstränge wie auch die das Sperrventil aufweisende Abfuhrleitung zum Tank innerhalb des Ventilgehäuses ausgebildet sind.
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Eine derartige Anordnung lässt sich zunächst bei einem Steuerventil mit vier externen Anschlüssen T1, A1, P und B verwirklichen, indem die Verbindung des zusätzlichen Ringkanals zum großen Hubraum mittels eines mit dem Ringkanal über die Rückspeisungssteuerkante zu verbindenden weiteren internen Ringkanal und einer davon abgehenden und gehäuseintern zu dem zum Anschluss A1 gehörigen Ringraum führenden Brücke hergestellt ist, wobei in die Brücke ein Rückschlagventil mit einer zum Anschluss A1 gerichteten Durchlassrichtung eingeschaltet ist.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann das Steuerventil über die vier Standardanschlüsse T1, A1, P und B hinaus einen fünften externen Anschluss A2 aufweisen, wobei nun im Unterschied zu einem vier externe Anschlüsse aufweisenden Steuerventil die Verbindung des zusätzlichen Ringkanals zum großen Hubraum mittels eines mit dem Ringkanal über die Rückspeisungssteuerkante zu verbindenden, dem weiteren Anschluss A2 zugeordneten Ringraums sowie mittels einer an den externen Anschluss A2 angeschlossenen und zum großen Hubraum des Arbeitszylinders führenden Anschlussleitung hergestellt ist.
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Kennzeichnend für die erfindungsgemäße Ausbildung des Steuerventils mit fünf Steuerkanten ist, dass beim Rückhub des Kolbens im Arbeitszylinder die aus dem großen Hubraum des Arbeitszylinders verdrängte große Fluidmenge über die Steuerkante von A1 nach T1 geführt werden muss, die demzufolge entsprechend groß auszulegen ist. Um dies zu vermeiden und insofern gleiche Durchflusswege zu schaffen, kann nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung einer zusätzlicher sechster Anschluss T2 angeordnet sein, der mit dem der zum kleinen Hubraum des Arbeitszylinders führenden Verbindungsleitung zugeordneten Anschluss A2 über einen zusätzlichen Kolbenbund mit einer sechsten Steuerkante verbindbar ist, sodass die Verbindungsleitung zum bzw. vom großen Hohlraum des Arbeitszylinders auch für die Rückströmung eines Teils des beim Rückhub aus dem großen Hubraum verdrängten Fluids zum Tank nutzbar ist.
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Soweit nun gemäß einer alternativen Ausführungsform die Verzweigung der an den kleinen Hubraum angeschlossenen Zu- und Abfuhrleitung, die beiden Leitungsstränge sowie die das Sperrventil aufweisende Abfuhrleitung zum Tank jeweils außerhalb des Ventilgehäuses angeordnet sind, ist das Steuerventil mit der erforderlichen Anzahl von externen Anschlüssen zu versehen. So kann vorgesehen sein, dass zusätzlich zu den externen Anschlüssen T1, A1, P, B, A2 und T2 der das Rückschlagventil aufweisende Leitungsstrang von der Verzweigung außen zu einem am Ventilgehäuse ausgebildeten siebten externen und mit dem Ringraum verbundenen Anschluss B1 geführt und der an den von der Druckentlastungssteuerkante gesteuerten zusätzlichen Ringraum angeschlossene Anschluss T2 über die das Sperrventil aufweisende Abfuhrleitung mit dem Tank verbunden ist. Insofern findet bei diesem Ausführungsbeispiel eine Aufteilung des beim Rückhub des Kolbens aus dem großen Hubraum verdrängten Fluids auf zwei Teilströme nicht statt.
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Entsprechend kann in einer Weiterbildung zur Aufteilung des aus dem großen Hubraum verdrängten Fluidstromes in zwei gleiche Teilströme ein weiterer achter Anschluss in Form eines zusätzlichen Anschlusses T3 vorgesehen sein, wobei der Anschluss T2 über einen vierten Kolbenbund mit einer zusätzlichen sechsten Steuerkante mit dem Anschluss A2 verbindbar und der Anschluss T3 an den von der Druckentlastungssteuerkante gesteuerten zusätzlichen Ringraum angeschlossen und über die das Sperrventil aufweisende Abfuhrleitung mit dem Tank verbunden ist.
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Soweit bei den Ausführungsbeispielen der Erfindung mit sechs bzw. acht externen Anschlüssen zusätzlich zu den Standardanschlüssen T1, A1, P, B weitere Anschlüsse A2, T2 vorgesehen sind, ergibt sich bei diesen Steuerventilen eine unterschiedliche Anordnung der ventilinternen zusätzlichen Ringräume, und zwar unabhängig davon, ob es sich um ein Ventil mit sechs oder mit acht externen Anschlüssen handelt.
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So ist nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgesehen, dass die externen Anschlüsse A2, T2 bezüglich der Standardanschlüsse T1, A1, P, B dem Anschluss B benachbart und die zusätzlichen Ringräume im Ventilgehäuse 21 zwischen dem Anschluss B und dem Anschluss A2 angeordnet sind. In diesen beiden Fällen lässt sich für das Ventil mit sechs und ein solches mit acht externen Anschlüssen jeweils ein identischer Steuerkolben verwenden, wobei auch die im Ventilgehäuse auszubohrenden Ringräume identisch sind.
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Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Anschlüsse A2, T2 bezüglich der Standardanschlüsse T1, A1, P, B benachbart dem Anschluss T1 angeordnet und der eine zusätzliche Ringraum außenliegend neben dem zum Anschluss B zugehörigen Ringraum und der zweite zusätzliche Ringraum außenliegend neben dem zum Anschluss A2 zugehörigen Ringraum angeordnet ist. Auch in diesem Fall kann unabhängig von der Bauform des Ventilgehäuses mit sechs oder acht Anschlüssen der Steuerkolben wie auch die Ausbohrung der Ringräume identisch gehalten sein.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung wiedergegeben, welche nachstehend beschrieben sind. Es zeigen:
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1 ein fünf externe Gehäuseanschlüsse mit fünf Steuerkanten aufweisendes hydraulisches Steuerventil mit daran angeschlossenem Arbeitszylinder in einer schematischen Darstellung,
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2 ein funktionell dem Steuerventil gemäß 1 entsprechendes Steuerventil mit vier externen Gehäuseanschlüssen und fünf Steuerkanten,
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3 das gemäß 1 aufgebaute Steuerventil unter Einschluss eines druckabhängigen Umschaltventils für die Rückführung des aus dem großen Hubraum des Arbeitszylinders verdrängen Fluides zum Tank,
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4 ein sechs externe Gehäuseanschlüsse aufweisendes Steuerventil mit sechs Steuerkanten,
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5 ein sieben externe Gehäuseanschlüsse aufweisendes hydraulisches Steuerventil mit fünf Steuerkanten,
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6 das gemäß 4 aufgebaute Steuerventil mit sechs Steuerkanten und mit acht externen Gehäuseanschlüssen und außenliegenden Verbindungsleitungen,
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7 das Steuerventil gemäß 4 mit sechs externen Gehäuseanschlüssen und sechs Steuerkanten in einer anderen Ausführungsform,
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8 das gemäß 7 aufgebaute Steuerventil mit acht externen Gehäuseanschlüssen und außenliegenden Verbindungsleitungen,
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Die vorstehende Zeichnung gibt lediglich die Ausgangsstellung für die nachstehende Funktionserläuterung ohne Rücksicht auf die maßliche Ausführung des Steuerventils wieder, so dass die konstruktive Auslegung und Wahl der Abmessungen von dem Durchschnittsfachmann in Kenntnis der von der Erfindung gewollten Funktionszusammenhänge festzulegen ist.
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Ein zunächst aus 1 ersichtlicher Arbeitszylinder 10 weist einen darin verschieblichen und beiderseits unterschiedliche Flächen aufweisenden Kolben 11 mit einer Kolbenstange 12 auf. Der Kolben 11 unterteilt den Arbeitszylinder 10 in einen großen Hubraum 13 und einen kleinen Hubraum 14. Jeder Hubraum 13, 14 ist über eine an ihm angeschlossene Zu- und zugleich Abfuhrleitung 15 beziehungsweise 16 für das Fluid mit den Verbraucheranschlüssen A1, B eines Steuerventils 20 verbunden, wobei dem Steuerventil 20 weiterhin ein Tank 17 und eine Pumpe 18 zugeordnet sind.
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Insofern sind an dem Ventilgehäuse 21 des Steuerventils 20 zunächst vier Standard-Anschlüsse T1, A1, P, B ausgebildet, wobei der Anschluss P mit der Pumpe 18, der Anschluss A1 über die Zu- und Abfuhrleitung 15 mit dem großen Hubraum 13 des Arbeitszylinders 10 und der Anschluss B über die Zu- und Abfuhrleitung 16 mit dem kleinen Hubraum 14 des Arbeitszylinders 10 verbunden ist. Dem Tankanschluss T1 ist der Tank 17 zugeordnet. Ferner ist an dem Ventilgehäuse 21 ein fünfter externer Anschluss A2 ausgebildet, der über eine außerhalb des Steuerventils verlaufende außenliegende Anschlussleitung 22 mit dem großen Hubraum 13 des Arbeitszylinders oder mit der Zu- und Abfuhrleitung 15 verbunden ist.
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Im Inneren des Ventilgehäuses 21 sind den einzelnen vorgenannten Gehäuseanschlüssen jeweils Ringräume zugeordnet, und zwar ein Ringraum 23 für den Anschluss P, ein Ringraum 24 für den Anschluss A1, ein Ringraum 25 für den Anschluss B, ein Ringraum 26 für den Anschluss A2 und ein Ringraum 27 für den Anschluss T1. Zusätzlich sind zwischen den zu den Anschlüssen B und A2 gehörigen Ringräumen 25, 26 noch ein erster zusätzlicher Ringraum 29 und ein zweiter zusätzlicher Ringraum 29a angeordnet, denen jedoch keine externen Anschlüsse im Ventilgehäuse 21 zugeordnet sind.
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In der zugeordneten Bohrung des Ventilgehäuses 21 ist ein Steuerkolben 30 verschiebbar, der insgesamt drei mit zusammen fünf als Ausnehmungen ausgebildeten Steuerkanten versehene Kolbenbunde 31 aufweist, wobei in einer entsprechenden Anordnung auf den Außenseiten der Kolbenbunde 31 jeweils Ausnehmungen 32 beziehungsweise 33, 34 ausgefräst sind. Dabei weist die Ausnehmung 34 eine kleinere Abmessung als die Ausnehmungen 32, 33 auf. In der schematisch dargestellten Ausgangsstellung des Steuerkolbens 30 sperren zwei Kolbenbunde 31 jeweils die Anschlüsse A1 und B ab.
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Wie im einzelnen nicht weiter dargestellt, weil als bekannt zu unterstellen, sind zur Herbeiführung der Steuerbewegungen des Steuerkolbens 30 an beiden Enden des Steuerkolbens 30 in dem Ventilgehäuse 21 jeweils entsprechende Vorsteuerungen ausgebildet, wobei durch Beaufschlagung der Vorsteuerungen mit entsprechendem Steueröl der Steuerkolben 30 in dem Ventilgehäuse 21 jeweils in beiden Richtungen verschoben werden kann, so dass die an dem Steuerkolben 30 ausgebildeten Kolbenbunde 31 die an dem Ventilgehäuse 21 vorhandenen fünf Gehäuseanschlüsse im Hinblick auf die gewünschte Ventilfunktion zusammenschalten. Dies ist im Stand der Technik bekannt.
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Um eine Rückspeisung des bei dem Arbeitshub des Arbeitszylinders 10, dass heißt bei dem Ausfahren der Kolbenstange 12 aus dem Arbeitszylinder 10, aus dem kleinen Hubraum 14 verdrängten Fluids in den großen Hubraum 13 des Arbeitszylinders 10 durchführen zu können, ist der Anschluss A2 vorgesehen, der in einer noch zu beschreibenden Weise mit dem Anschluss B zusammenzuschalten und mittels der außenliegenden Anschlussleitung 22 mit dem großen Hubraum 13 des Arbeitszylinders 10 verbunden ist.
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Zur Einstellung unterschiedlicher, bei der Rückspeisung einerseits und bei der Druckentlastung des kleinen Hubraums 14 zum Tank 17 andererseits wirksamer Leitungsstränge ist eine innerhalb des Ventilgehäuses 21 ausgebildete Verzweigung 40 für das über den Anschluss B geführte Fluid vorgesehen, von der ein für die Rückspeisung vorgesehener Leitungsstrang 41 und ein für die Druckentlastung vorgesehener Leitungsstrang 42 ihren Ausgang nehmen. Der Leitungsstrang 41 ist in Form einer im Ventilgehäuse ausgebildeten Verbindungsbohrung mit dem ersten zusätzlichen Ringraum 29 verbunden, der insoweit dem Anschluss A2 benachbart angeordnet und mit diesem über eine an einem zugeordneten Kolbenbund 31 ausgebildete, als Rückspeisungssteuerkante wirkende Ausnehmung 33 verbindbar ist.
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Weiterhin ist bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eine im Inneren des Ventilgehäuses 21 liegende Abfuhrleitung 37 zwischen dem zweiten und neben dem zum Anschluss B gehörigen Ringraum 25 liegenden zweiten zusätzlichen Ringraum 29a und dem Tankanschluss T1 angeordnet, in welche ein Sperrventil 38 eingeschaltet ist.
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Soweit in einer beim Arbeitshub des Arbeitszylinders 10 nach links versetzten Stellung des Steuerkolbens 30 eine Verbindung zwischen dem Anschluss P und dem Anschluss A1 hergestellt und der Anschluss T1 durch den entsprechenden Kolbenbund blockiert ist, ist in dieser Kolbenstellung die Rückspeisungsverbindung von B nach A2 dadurch hergestellt, dass das Fluid in den an der Verzweigung 40 abgehenden Leitungsstrang 41 in Richtung des ersten zusätzlichen Ringraumes 29 strömt und dabei das in den Leitungsstrang 41 eingeschaltete Rückschlagventil 36 mit seiner zum ersten Ringraum 29 gerichteten Durchlassrichtung öffnet. Soweit gleichzeitig in der nach links versetzten Stellung des Steuerkolbens 30 eine Verbindung des zum Anschluss B gehörigen Ringraumes 25 mit dem zweiten zusätzlichen Ringraum 29a über die Ausnehmung 34 geschaltet ist, befindet sich das in die von dem zusätzlichen Ringraum 29a abgehende Abfuhrleitung 37 eingeschaltete Sperrventil 38 in seiner Sperrstellung, so dass über diesen Weg kein Fluid abströmen kann. Somit ist nur gegeben, dass das Fluid vom Anschluss B über die Verzweigung 40, den Leitungsstrang 41, den ersten zusätzlichen Ringraum 29 und die als Rückspeisungssteuerkante ausgebildete Ausnehmung 33 in den zum Anschluss A2 gehörigen Ringraum 27 und vom Anschluss A2 über die Verbindungsleitung 22 in den großen Hubraum 13 des Arbeitszylinders 10 strömen kann. Demnach wird der von der Pumpe P über den Anschluss A1 gelieferte Volumenstrom um die Rückspeisungsmenge an Fluid aus dem kleinen Hubraum 14 des Arbeitszylinders 10 erhöht, und es ist ein Schnellgang des Kolbens 11 im Arbeitszylinder 10 gegeben.
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Soll nun von der schnellen Vorwärtsfahrt des Kolbens 11 auf Langsamfahrt beziehungsweise die anschließende Haltephase umgeschaltet werden, so wird das Sperrventil 38 geöffnet. Damit verändern sich die an der Zu- und Abfuhrleitung 16 anliegenden Druckverhältnisse dergestalt, dass nun der Anschluss B über den Leitungsstrang 42, die Druckentlastungssteuerkante (Ausnehmung 34), den zusätzlichen Ringraum 29a und die Abfuhrleitung 37 zum Tankanschluss T1 entlastet ist, so dass auch in dem ventilinternen Leitungsstrang 41 kein Druck mehr anliegt, der ausreichen würde, das Rückschlagventil 36 zu öffnen. Insofern ist nach Öffnung des Sperrventils 38 der kleine Hubraum 14 des Arbeitszylinders 10 zum Anschluss T1 druckentlastet, während die über den Leitungsstrang 41 geführte Rückspeisung des aus dem kleinen Hubraum 14 verdrängten Fluids durch das in der Schließstellung verbleibende Rückschlagventil 36 unterbrochen ist.
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Zum Rückhub des Kolbens 11 im Arbeitszylinder 10 wird der Steuerkolben 30 gegenüber der in 1 dargestellten Stellung nach rechts versetzt, so dass nun die Verbindung von P nach B geöffnet ist. Gleichzeitig ist in der nach rechts versetzten Stellung des Steuerkolbens 30 eine Verbindung des Anschlusses A1 mit T1 geschaffen, wobei der Anschluss A2 durch den Kolbenbund 31 gesperrt ist. Somit fließt das aus dem großen Hubraum 13 des Arbeitszylinders 10 beim Rückhub des Kolbens 11 verdrängte Fluid über die Leitung 15 und den Anschluss A1 zum Tankanschluss T1. Es versteht sich, dass die dabei wirksame Steuerkante (Ausnehmung 32a) entsprechend groß ausgelegt sein muss, um den gesamten, aus dem großen Hubraum 13 abströmenden Fluidstrom zu fassen. Insofern muss die Ausnehmung 32a doppelt so groß ausgelegt sein wie die übrigen Ausnehmungen 32. Weiterhin ist in der entsprechend nach rechts versetzten Stellung auch der dem Anschluss B zugeordnete Ringraum 25 gegen den zweiten äußeren Ringraum 29a gesperrt, so dass das von der Pumpe P nach B geförderte Fluid nicht in die Abfuhrleitung 37 gelangen kann, die aber in dieser Arbeitsphase ohnehin durch das Sperrventil 38 gesperrt ist.
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Wie aus der vorstehend beschriebenen Ausbildung des Steuerventils 20 ersichtlich, wird während der Schnellfahrt des Kolbens 11 das aus dem kleinen Hubraum 14 verdrängte Fluid über die Rückspeisungssteuerkante (Ausnehmung 33) zur Rückspeisung abgeleitet, während bei Umschaltung der schnellen Vorwärtsfahrt des Kolbens 11 durch Öffnung des Sperrventils 38 und die damit verbundene Druckentlastung des kleinen Hubraums 14 zum Tank 17 die auf einen kleineren Volumenstrom ausgelegte, als Druckentlastungssteuerkante wirkende Ausnehmung 34 am Steuerkolben 30 wirksam ist.
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Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Ventilgehäuse 21 lediglich die vier externen Standard-Gehäuseanschlüsse T1, A1, P, B auf, sodass der aus 1 ersichtliche fünfte Anschluss A2 entfallen ist. Um weiterhin eine Rückspeisung der aus dem kleinen Hubraum 14 verdrängten Fluidmenge vom Anschluss B zum großen Hubraum 13 hin vornehmen zu können, ist der dem Anschluss A2 in 1 zugeordnete Ringraum 26 durch einen ventilinternen Ringraum V ersetzt, der seinerseits über eine im Inneren des Ventilgehäuses 21 ausgebildete Brücke 50 mit dem zum Anschluss A1 gehörigen Ringraum 24 verbunden ist. Insofern steht bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel als Rückspeisungsweg weiterhin der Leitungsstrang 41, der mittels der Rückspeisungssteuerkante (Ausnehmung 33) mit dem ventilinternen Ringraum V verbindbaren zusätzliche Ringraum 29 und die Brücke 50 zur Verfügung, sodass das aus dem kleinen Hubraum 14 verdrängte Fluid zum Anschluss A1 geleitet wird. Ansonsten vollziehen sich die Strömungswege wie zu 1 beschrieben.
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Das in 3 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem zu 1 beschriebenen Ausnehmensbeispiel nur dadurch, dass ein zusätzlicher Abflussweg für das aus dem großen Hubraum 13 beim Rückhub des Kolbens 11 verdrängte Fluid zum Tank 17 geschaffen ist, indem in die Zu- und Abfuhrleitung 15 eine Leitungsverzweigung 60 eingeschaltet ist, von der eine Abfuhrleitung 61 unmittelbar zum Tank 17 geführt ist. In diese Abfuhrleitung 61 ist ein druckabhängiges Umschaltventil 62 eingeschaltet. Um den für die Schaltung des Umschaltventils 62 erforderlichen Schaltdruck abzugreifen, ist in die vom Anschluss T1 zum Tank 17 führende Leitung 19 eine Drossel 63 eingeschaltet, wobei an dem zwischen Drossel 63 und Anschluss T1 gelegenen Leitungsabschnitt eine zum Umschaltventil 62 führende Fühlleitung 64 angeschlossen ist. Mittels der Drossel 63 wird derjenige Fluidstrom eingestellt, der von dem großen Hubraum 13 des Arbeitszylinders 10 über die Anschlüsse A1 und T1 des Steuerventils 20 zum Tank zu führen ist. Reicht der Querschnitt der Drossel 63 nicht mehr aus, den entsprechenden Fluidstrom durchzuleiten, wird in dem Leitungsabschnitt zwischen dem Anschluss T1 und der Drossel 63 ein entsprechender Druck aufgebaut, der über die Fühlleitung 64 abgegriffen und zur Steuerung dem druckabhängigen Umschaltventil 62 zugeleitet wird, sodass das Umschaltventil 62 gegen Federwirkung geöffnet wird und den zusätzlichen Weg zum Tank 17 über die Abfuhrleitung 61 frei macht. Aufgrund der Anordnung dieses weiteren Leitungsweges kann nun die Steuerkante von A1 nach T1 in Form der zugeordneten Ausnehmung 32 gleichgroß ausgebildet sein wie die weiteren Steuerkanten 32 am Ventilkolben 30, sodass eine entsprechend symmetrische Ausbildung des Steuerkolbens gegeben ist.
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Bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Problem der Aufteilung des aus dem großen Hubraum 13 beim Rückhub des Kolbens 11 verdrängten Fluides in zwei Teilströme dadurch gelöst, dass in dem Ventilgehäuse 21 nun ein sechster Gehäuseanschluss T2 vorgesehen ist, der dem mit dem großen Hubraum 13 über die Verbindungsleitung 22 verbundenen Gehäuseanschluss A2 benachbart und mit diesem über eine zusätzliche sechste, an einem zusätzlichen vierten Kolbenbund ausgebildete Steuerkante (Ausnehmung 32) verbindbar ist. Somit kann das aus dem großen Hubraum 13 beim Rückhub des Kolbens 11 verdrängte Fluid sich in zwei Teilströme aufteilen, die einerseits über die Leitung 15, den Anschluss A1 zum Tankanschluss T1 und über die Leitung 22, den Anschluss A2 zum Tankanschluss T2 abfließen. In der entsprechend nach rechts versetzten Kolbenstellung ist gleichzeitig die Verbindung des Anschlusses A2 zum ersten äußeren Ringraum 29 und dem daran anschließenden Leitungsstrang 41 gesperrt, sodass das aus der Leitung 22 herkommende Fluid nicht über den ventilinternen Leitungsstrang 41 zum Anschluss B fließen kann. Außerdem ist diese Verbindung durch das Rückschlagventil 36 zusätzlich gesperrt.
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5 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem nun die Verzweigung 40 für die beiden Leitungsstränge 41 und 42 sowie die das Sperrventil 38 aufweisende Abfuhrleitung zum Tank außerhalb des Ventilgehäuses angeordnet sind, wodurch eine entsprechende Anzahl von Gehäuseanschlüssen bedingt ist. Zusätzlich zu den bereits zu 4 beschriebenen Gehäuseanschlüssen T1, A1, P, B, A2 und T2 ist ein siebter externer Gehäuseanschluss B1 vorgesehen, der nun dem ersten zusätzlichen Ringraum 29 zugeordnet ist und an den insoweit der außenliegende Leitungsstrang 41 mit dem Rückschlagventil 36 angeschlossen ist. Weiterhin ist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Anschluss T2 nicht mehr dem Anschluss A2 zugeordnet und sorgt insoweit für eine Abfuhr des aus dem großen Hubraum 13 verdrängten Fluids, sondern der Anschluss T2 ist dem zusätzlichen Ringraum 29a zugeordnet, sodass an den Anschluss T2 eine nunmehr außenliegende Abfuhrleitung 45 mit dem darin eingeschalteten Sperrventil 38 angeschlossen ist. Insofern wird das bei der Druckentlastung über den Anschluss B und die Druckentlastungsteuerkante (Ausnehmung 34) geführte Fluid über den Anschluss T2 unmittelbar zum Tank abgeleitet. Es versteht sich, dass bei diesem Ausführungsbeispiel wiederum eine Aufteilung des aus dem großen Hubraum 13 des Arbeitszylinders 10 verdrängten Fluides nicht möglich ist, so dass entweder die Steuerkante von A1 nach T1 (Ausnehmung 32a) entsprechend groß ausgebildet sein muss (wie dargestellt) oder aber außerhalb des Ventilgehäuses eine zusätzliche Verbindung zwischen der Leitung 15 und dem Tank 17 geschaffen ist.
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Will man das in 5 dargestellte Ausführungsbeispiel mit der Möglichkeit versehen, den gesamten, aus dem großen Hubraum 13 verdrängten Fluidstrom über das Steuerventil 20 zu führen, so muss entsprechend dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ein weiterer und damit achter externer Anschluss T3 vorgesehen werden. Wie sich aus einem Vergleich der 5 und 6 ergibt, ist dem dem zum Anschluss B gehörigen Ringraum 25 benachbarten zusätzlichen Ringraum 29a nunmehr der achte Anschluss T3 mit der davon abgehenden Abfuhrleitung 45 und dem eingeschalteten Sperrventil 38 zugeordnet. Der Anschluss T2 ist in gleicher Weise wie zu 4 bereits beschrieben über eine zugeordnete Steuerkante (Ausnehmung 32) mit dem Anschluss A2 zu verbinden, an dem wiederum die vom großen Hubraum 13 herkommende Verbindungsleitung 22 angeschlossen ist. Bei dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel liegt eine etwas andere Anordnung der externen Anschlüsse vor, wobei in gleicher Weise wie bei 5 der Anschluss B1 dem Anschluss A2 benachbart angeordnet und mit diesem über die Rückspeisungssteuerkante (Ausnehmung 33) zu verbinden ist. Im Übrigen vollziehen sich auch hier die Fließwege in den einzelnen Stellungen des Steuerkolbens 30 wie beschrieben.
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Die in den 4 und 6 dargestellten Ausführungsteile entsprechen einander insoweit, als an dem Steuerkolben 30 jeweils sechs Steuerkanten (Ausnehmungen 32, 33, 34) ausgebildet sind. Aus einem Vergleich der 4 und 6 ist ferner zu entnehmen, dass die Ausbildung und Anordnung der zusätzlichen Ringräume 29 und 29a im Ventilgehäuse 21 wie auch die Ausbildung des Steuerkolbens 30 mit den daran ausgebildeten sechs Steuerkanten (Ausnehmungen 32, 33, 34) identisch sind.
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Die in den 7 und 8 dargestellten Ausführungsbeispiele unterscheiden sich von den in 4 und 6 dargestellten Ausführungsbeispielen lediglich dadurch, dass die Anschlüsse A2, T2 bezüglich der Standardanschlüsse T1, A1, P, B dem Anschluss B benachbart angeordnet sind. Dies hat zur Folge, das zur Ausführung des beschriebenen Steuerfunktionen die zusätzlichen Ringräume 29 und 29a zwischen den zum Anschluss B gehörigen Ringraum 25 und dem zum Anschluss A2 gehörigen Ringraum 27 angeordnet sind.
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Entsprechend 7 führt der eine, für die Rückspeisung eingerichtete und wiederum im Inneren des Ventilgehäuses 21 ausgebildete Leitungsstrang 41 von der Verzweigung 40 in der vom kleinen Hubraum 14 des Arbeitszylinders 10 herkommenden Zu- und Abfuhrleitung 16 zum zusätzlichen Ringraum 29, der in der für den Arbeitshub geltenden Steuerkolbenstellung über den zugeordneten Kolbenbund 30 mit der als Rückspeisungssteuerkante wirkenden Ausnehmung 33 zum Anschluss A2 öffnet, so dass bei Rückspeisung das aus dem kleinen Hubraum 14 verdrängte Fluid über den Anschluss B, die Verzweigung 40, den Leitungsstrang 41 zum Anschluss A2 und von dort über die Verbindungsleitung 22 zum großen Hubraum 13 fließt. Dementsprechend ist das zum zusätzlichen Ringraum 29 öffnende Rückschlagventil 36 in den Leitungsstrang 41 eingeschaltet.
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Der andere, bei Druckentlastung des kleinen Hubraumes 14 wirksame Leitungsstrang 42 führt von der Verzweigung 40 zum dem Anschluss B zugeordneten Ringraum 25, der über einen Kolbenbund 31 mit der als Druckentlastungssteuerkante wirkenden kleineren Ausnehmung 34 mit dem zweiten zusätzlichen Ringraum 29a verbunden ist, von dem die ventilinterne Abfuhrleitung 37 unter Einschaltung des Sperrventils 38 zu dem zum Tankanschluss T1 zugehörigen Ringraum 26 führt. Somit fließt das nach Öffnung des Sperrventils 38 aus dem Hubraum 14 verdrängte Fluid über den Anschluss B, die Verzweigung 40, den Leitungsstrang 42 und die ventilinterne Abfuhrleitung 37 zu dem zum Tankanschluss T1 gehörigen Ringraum 26 und von dort zum Tank 17. Im Übrigen stellen sich die Fließwege für das über das Steuerventil 20 geführte Fluid entsprechend der Beschreibung zu 1 ein.
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Das in 8 dargestellte Ausführungsbeispiel stimmt mit dem zu 7 beschriebenen Ausführungsbeispiel überein mit der Maßgabe, dass wiederum den zusätzlichen Ringräumen 29 und 29a externe Anschlüsse B1 und T3 zugeordnet sind, so dass das in 8 dargestellte Steuerventil im Vergleich mit dem in 7 dargestellten Steuerventil acht externe Anschlüsse aufweist. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel mit acht externen Steueranschlüssen vollziehen sich die Fließwege für das über das Steuerventil geführte Fluid entsprechend der zu 7 gegebenen Beschreibung.
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Die in der vorstehenden Beschreibung, den Patentansprüchen, der Zusammenfassung und der Zeichnung offenbarten Merkmale des Gegenstandes dieser Unterlagen können einzeln als auch in beliebigen Kombinationen untereinander für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.
